شبیه سازی دقیق حرکت آب و املاح در محیط متخلخل، در مطالعات آب و خاک اهمیت زیادی دارد. هدف از این تحقیق، اندازه گیری و شبیه سازی حرکت آب و انتقال املاح در تیمارهای خاک با لایه بندی متفاوت بود. در این تحقیق، تاثیر تغییر چگالی ظاهری خاک و ترتیب لایه بندی خاک بر حرکت آب و املاح در 5 تیمار و هر تیمار در دو تکرار اندازه گیری و با مدل HYDRUS-1D شبیه سازی شد. بدین منظور، از 10 ستون PVC با ارتفاع 105 و قطر داخلی 31. 5 سانتیمتر و سه بافت خاک شامل شن لومی، لوم شنی-رسی و لوم رسی استفاده گردید. ستون ها با آب آبیاری و آب شور با شوری های به ترتیب 0. 67 و 4. 46 دسی زیمنس بر متر آبیاری شدند. در طول آزمایش، مقدار رطوبت (با رطوبت سنج از نوع TDR) و شوری (اندازه گیری هدایت الکتریکی عصاره گل اشباع)، در اعماق 10، 20، 30، 40 و 60 سانتیمتری اندازه گیری گردید. نتایج تحقیق نشان داد حرکت آب در خاک تحت تاثیر موقعیت قرارگیری لایه ای با کمترین میزان نفوذپذیری است و زمانی که لایه ریزبافت در بالا قرار می گیرد زمان خروج آب بیشترین مقدار خواهد شد. همچنین، نتایج نشان داد در تمام ستون ها مقدار EC در لایه بالایی بیشترین مقدار بوده و بدون توجه به تغییر ترتیب قرارگیری لایه ها، از بالا به پایین کاهش می یابد. بررسی شاخص nRMSE بیانگر دقت بالای مدل HYDRUS در شبیه سازی حرکت آب و املاح در خاک مطبق می باشد. کمترین خطای شبیه سازی در خاک همگن بود.

به منظور برآورد میزان آلایندگی باکتریایی در خاک (لوم رسی سیلتی) تیمار شده با کود مرغی، شبیه سازی حرکت (انتقال) باکتری اشریشیاکولی با استفاده از مدل سازی معکوس انجام گردید. در این پژوهش باکتری اشریشیاکولی به عنوان باکتری بیماری زا موجود در کود مرغی انتخاب گردید. برای این منظور، دو معادله تعادلی و غیر تعادلی با استفاده از مدل هایدروس یک بعدی به صورت عددی حل و واسنجی با استفاده از داده های آزمایشگاهی به صورت معکوسانجام شد. نتایج نشان داد، در مراحل شبیه سازی و واسنجی، معادله غیر تعادلی، حرکت باکتری اشریشیاکولی در خاک را با دقت بیشتری نسبت به معادله تعادلی پیش بینی نمود. ضریب تعیین در مرحله واسنجی برای معادله های غیر تعادلی و تعادلی به ترتیب 0.99 و 0.91، و در مرحله اعتبار سنجی به ترتیب 0.97 و 0.98 بود. بنابراین معادله غیر تعادلی با کاربرد مدل سازی معکوس دارای دقت و توانایی بیشتر و بالاتری برای شبیه سازی حرکت باکتری اشریشیاکولی در خاک مورد مطالعه تعیین شد.

در سال های اخیر پژوهشگران روش های نوینی همچون زهکشی خشک را به دلیل عدم نیاز به آب زیاد و هزینه گزاف به منظور کنترل شوری و رطوبت خاک مناطق تحت کشت اراضی واقع شده در نواحی خشک و نیمه خشک مورد توجه قرار داده اند. بررسی چگونگی حرکت آب و املاح به منظور اطلاع از نحوه عملکرد این سیستم ها ضروری است. در این پژوهش اثر زهکشی خشک بر تغییرات رطوبت، شوری، غلظت یون نیترات و کلر در یک خاک لوم با استفاده از مدلی فیزیکی تحت کاشت گیاه جو بررسی شده است. بر اساس نتایج، زهکشی خشک علاوه بر کنترل رطوبت خاک منطقه آبیاری، بخش قابل توجهی از املاح وارد شده به این منطقه را نیز به منطقه آیش انتقال داده که به ویژه در سطح خاک آن تجمع یافته اند. مطابق نتایج در انتهای دوره آزمایش، حداکثر افزایش شوری، نیترات و کلر در سطح خاک منطقه آبیاری به ترتیب 145، 384 و 135 درصد و در سطح خاک منطقه آیش به ترتیب برابر 270، 1070 و 160 درصد مقدار اولیه در شروع آزمایش بود. بنابر این، سیستم زهکشی خشک قادر به کنترل شوری خاک منطقه آبیاری و انتقال املاح به منطقه آیش به منظور رشد مناسب گیاه جو بوده است.

بررسی های بلند مدت کاربرد سامانه ‏های آبیاری علاوه بر زمان‏بر بودن، هزینه ‏های زیادی را بر محقق تحمیل می‏کند، از این رو استفاده از مدل‏های عددی می‏تواند کمک موثری در چنین پژوهش‏هایی داشته باشد. در این تحقیق هدف اصلی شبیه سازی اثر بلند مدت استفاده از آبیاری نواری تیپ پلاک دار سطحی و زیرسطحی بر تجمع نمک در پروفیل خاک در مزرعه ذرت، با استفاده از مدل HYDRUS-2D بود. ابتدا با استفاده از داده های رطوبت حجمی و هدایت الکتریکی اندازه گیری شده، نسبت به واسنجی و اعتبارسنجی مدل اقدام و سپس شبیه‏سازی بلند مدت سامانه آبیاری تیپ انجام شد. برای ارزیابی از شاخص های آماری جذر میانگین مربعات خطا (RMSE) و جذر میانگین مربعات خطای نرمال شده (NRMSE) استفاده شد. نتایج شبیه سازی ده ساله برای آبیاری سطحی نشان داد هدایت الکتریکی لایه های خاک به طور میانگین از مقدار یک به نه دسی‏زیمنس بر متر افزایش یافته است. همچنین، EC لایه های خاک برای سیستم زیرسطحی در مدت پنج سال به طور میانگین از 73/0 به 5/5 دسی زیمنس بر متر افزایش یافت. به دلیل فقدان آبشویی مؤثر در هر دو سیستم تجمع شوری در سطح خاک بیشتر بوده و با افزایش عمق، مقدار شوری خاک کاهش یافت. با توجه به نتایج بدست آمده برای هر دو روش آبیاری، آبشویی مؤثر خارج از فصل لازم بوده و پیشنهاد می‏گردد برای حفظ بیلان نمک در خاک و پایداری کشاورزی در منطقه، نمک‏های تجمع‏یافته در خاک از محیط ریشه خارج گردد.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

در تحقیق حاضر تاثیر جریان الکتریکی مستقیم بر جابه جایی املاح، تغییرات هدایت الکتریکی، و اسیدیته خاک در مسیر قائم بررسی شده است. برای این منظور، استوانه ای از جنس پلگسی گلاس به ارتفاع 1 متر و شعاع 0.14 متر ساخته شد و تا عمق 0.9 متر نسبت به کف با نمونه خاک دارای رطوبت یکنواخت پر شد و 0.10 متر از قسمت پایین خاک در طول آزمایش در حالت اشباع نگه داشته شد. الکترود مثبت به شکل میله در قسمت اشباع و الکترود منفی به شکل شبکه توری در عمق 0.10 متری از سطح خاک قرار گرفت. بین قسمت اشباع و بخش فوقانی خاک میدان الکتریکی جریان مستقیم با ولتاژ 80 ولت و کشش جریان 0.3 آمپر به مدت یک هفته برقرار شد. بعد از اتمام آزمایش مشاهده شد که غلظت یون سدیم از آند به کاتد، همانند شاهد روند صعودی وغلظت یون های کلسیم و منیزیم بر عکس غلظت یون سدیم، از آند به کاتد روند نزولی دارد. بنابراین می توان نتیجه گرفت که در اثر اعمال جریان الکتریکی مستقیم بر توده ای از خاک، یون سدیم از آند به سمت کاتد و یون های کلسیم و منیزیم از سمت کاتد به سمت آند حرکت می کنند و این جابه جایی یون ها می تواند در اصلاح قلیاییت خاک با اهمیت باشد که در این آزمایش مقدار متوسط آن از 0.9 به 0.49 کاهش یافته است. همچنین هدایت الکتریکی ستون خاک مورد آزمایش از بالا به پایین و در مورد شاهد از پایین به بالا افزایش داشته است به طوری که مقدار متوسط آن در ستون خاک مذکور در نمونه شاهد 4.1 و در نمونه مورد آزمایش 1.1 دسی زیمنس بر متر دیده شد و تغییر اسیدیته با توجه به میزان جریان الکتریکی، نسبت به شاهد قابل توجه نبود.

یکی از اهداف ارزیابی تناسب اراضی، تعیین درجه تناسب اراضی در صورتآن جام هرگونه عملیات عمرانی به منظور رفع یا ایجاد محدودیت هایی مانند شوری خاک است. مهم ترین محصولات زراعی شهرستان نی ریز گندم و جو است. اما طی دو دهه اخیر مدیریت های نادرست در بخش کشاورزی در منطقه، باعث کاهش و شور شدن آب شده است. مطالعه حاضر با هدف بررسی امکان تغییر کلاس یا درجه تناسب اراضی درصورت تغییر میزان هدایت الکتریکی خاک در اثر ادامه آبیاری با آب شور در منطقه نی ریز برای 10 سال آینده آن جام شد. به این منظور، در 3 واحد نقشه خاک، مزارع گندم و جو انتخاب و پروفیل هایی حفر و رده بندی شدند. نمونه های خاک تهیه وعملکرد و مقدارآبآبیاری برای هر مزرعه محاسبه گردید. مدل سازی شوری با نرم افزار هایدروس آن جام گرفت. ارزیابی کیفی و کمی تناسب اراضی برای محصولات آن جام و برای آینده مجدداً محاسبه گردید و درستی نتایج مدل هایدروس، با مقایسه با نقشه شوری منطقه بررسی شد. براساس نتایج، کلاس تناسب اقلیم در منطقه نی ریز برای گندم S1 و برای جو S2 (محدودیت در میانگین حداکثر دمای سردترین ماه سال)، تعیین گردید. هم چنین کلاس تناسب خاک و زمین، برای محصولات گندم و جو، در هر سه منطقه S1بود. نتایج نشان داد که با فرض عدم تغییر شرایط بارندگی و آبیاری در 10 سال، کلاس تناسب اراضی ثابت می ماند ولی درجه آن در طول زمان کاهش خواهد یافت. مقایسه نتایج مدل سازی و نقشه های شوری نیز، این روند را تایید کرد؛ بنابراین، جلوگیری از گسترش و افزایش شوری و از بین رفتن مزارع، توجه مبرم مسؤولان را می طلبد.

ورود فلزات سنگین به محیط زیست، عمدتا در اثر فعالیتهای کشاورزی و صنعتی، باعث تجمع تدریجی آنها در خاک های کشاورزی شده است. این امر از یک طرف موجب جذب بیشتر فلزات توسط گیاهان گشته و از طرف دیگر ممکن است در اثر ورود زه آب های حاوی این عناصر از خاک های آلوده به آب های زیرزمینی، موجب آلودگی آنها گردد. مطالعه حاضر به منظور بررسی حرکت کادمیم، مس، سرب و روی در یک خاک آهکی (از منطقه کبوترآباد در شرق اصفهان) تحت کشت گندم و گلرنگ انجام شد. آزمایش در گلخانه دانشکده کشاورزی دانشگاه صنعتی اصفهان با استفاده از ستون های خاک دست نخورده به قطر 22.5 و ارتفاع 50 سانتی متر صورت گرفت. به ستون ها 15 میلی گرم کادمیم، 585 میلی گرم مس، 117 میلی گرم سرب و 1094 میلی گرم روی در کیلوگرم خاک با روش محلول پاشی اضافه شد و به خوبی با 10 سانتی متر بالایی خاک مخلوط گشت. پس از دو هفته، در ستون ها بر اساس سابقه کشت مزرعه، گندم و یا گلرنگ کشت شد. در طول رشد گیاهان، زه آب خروجی از ستون ها به طور دایم جمع آوری شده و غلظت فلزات در آنها اندازه گیری گردید. پس از برداشت گیاهان، میزان قابل عصاره گیری فلزات با آب در مقطع های 10 سانتی متری ستون های خاک تعیین گردید. میزان جذب فلزات به وسیله گیاه نیز اندازه گیری شد. از نرم افزار HYDRUS- 1D برای شبیه سازی حرکت فلزات در خاک و نیز جذب آنها به وسیله گیاه استفاده شد. پارامترهای مدل با استفاده از روش معکوس (به کارگیری نرم افزار (SUFI- 2 تخمین زده شد. نتایج نشان داد که گلرنگ باعث حرکت بیشتر فلزات در خاک در مقایسه با گندم گردید. غلظت فلزات در زه آب تیمارهای کشت شده با گلرنگ بیشتر از گندم بود (p<0.05). نتایج شبیه سازی حرکت فلزات به وسیله مدل HYDRUS نشان داد که گر چه این مدل توانست برآورد خوبی از روند حرکت فلزات در خاک انجام دهد ولی مقادیر پارامترهای جذبی بهینه شده توسط آن از میزان تعیین شده در آزمایشگاه بسیار کمتر بود. این مساله نشان می دهد که مدل برای جبران در نظر نگرفتن جریان در خلل و فرج درشت خاک، مقدار پارامترهای جذب را به شدت کاهش می دهد تا بتوانند حرکت بیشتر فلزات را در خاک شبیه سازی کند. مدل HYDRUS توانست جذب کادمیم را به وسیله گندم و گلرنگ و مس و سرب را در گندم برآورد نماید، در حالی که به طور کلی میزان جذب فلزات را بیشتر از مقادیر اندازه گیری شده برآورد نمود.

استفاده از آبیاری تیپ در آبیاری مزارع به سرعت رو به گسترش است. نگرانی از تبعات آن به خصوص افزایش شوری خاک زراعی، ذهن متخصصان آبیاری را مشغول کرده است. هدف از این مطالعه شبیه سازی حرکت آب و املاح در سیستم آبیاری نواری تیپ بود. نتایج نشان داد اگرچه مدل هایدرس توانایی بالایی در شبیه سازی حرکت آب در محیط های متخلخل دارد، ولی این موضوع ارتباط مستقیمی با صحت هندسه جریان داشته و می بایست محدودیت های مدل هایدرس در خصوص تعریف سیستم های آبیاری مورد توجه قرار داده شود. همچنین برای ارزیابی دقت تخمین داده ها توسط مدل، تنها بررسی مناسب بودن شاخص های آماری کافی نبوده و می بایست برآورد مدل از منحنی مشخصه رطوبتی خاک و نیز بیلان آب داده شده به مدل نیز کنترل گردد. در شرایط این تحقیق بهترین نتیجه در زمانی حاصل شد که در آن طول گره های با شرط مرزی جریان متغیر معادل 14/3 سانتی متر لحاظ شده بود. در بهینه سازی پارامترهای هیدرولیکی خاک شاخص های آماری NRMSE برابر 3/9 درصد، RMSE برابر 025/0 (cm3 cm-3) و MSE برابر 00066/0 (cm3 cm-3)2 نشان از شبیه سازی عالی مدل بوده و علاوه بر آن بیلان آب داده شده به مدل توسط نرم‏افزار، معادل 285 لیتر محاسبه شد که به مقدار واقعی آب داده شده به زمین یعنی 253 لیتر نزدیک بود. مقادیر شاخص های فوق برای بهینه سازی پارامترهای انتقال املاح در خاک به ترتیب برابر 2/22 درصد، 17/0 (mgr cm-3) و 028/0 (mgr cm-3)2 به دست آمد.